In Situ Clustering of Single-Atom Copper Precatalysts in a Metal-Organic Framework for Efficient Electrocatalytic Nitrate-to-Ammonia Reduction

化学 催化作用 硝酸盐 纳米团簇 电催化剂 无机化学 金属 选择性催化还原 氨生产 法拉第效率 金属有机骨架 电化学 物理化学 吸附 电极 有机化学
作者
Yan‐Tong Xu,Meng‐Yuan Xie,Huiqiong Zhong,Yan Cao
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:12 (14): 8698-8706 被引量:155
标识
DOI:10.1021/acscatal.2c02033
摘要

When serving as a “precatalyst”, metal-organic frameworks (MOF) usually incur uncontrollable framework collapse in electrocatalysis. Herein, we report an anticollapse MOF-supported single-atom Cu precatalyst for electrocatalytic nitrate-to-ammonia reduction reaction (NARR), which can be applied in the rechargeable ammonia energy storage (RAES) technology. In situ X-ray absorption spectroscopy (XAS) revealed the association of the formation of real catalytic sites with the in situ clustering of single-atom Cu during NARR. Notably, the noncollapse MOF can afford the confined space to prevent the excessive aggregation of Cu atoms, leading to uniform ultrasmall nanoclusters (ca. 4 nm). Moreover, it achieves a maximal Faradaic efficiency toward NH3 of 85.5%, a formation rate of NH3 of 66 μmol h–1 cm–2, and a specific activity of 53.43 mgNH3 h–1 mgCu–1 in 5 mM NO3– solution. The specific activity is found to be at least 3.3 times higher than that of other reported Cu-based catalysts. Density function theory (DFT) calculation further confirms the size effect and the host–guest interaction in facilitating the NO3– activation and the reaction energy decrease. Besides, it also exhibits a high selectivity of ammonia-to-nitrate of 93.3%, displaying great potential in RAES technology.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
spc68应助可靠从寒采纳,获得10
2秒前
倪倪发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
犹豫的大碗应助LY采纳,获得10
5秒前
Ava应助科研通管家采纳,获得10
5秒前
小蘑菇应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
丘比特应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
慕青应助科研通管家采纳,获得30
6秒前
Ava应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
在水一方应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
NexusExplorer应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
完美世界应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
无花果应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
FashionBoy应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
7秒前
脑洞疼应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
赘婿应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
8秒前
共享精神应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
8秒前
8秒前
FashionBoy应助科研通管家采纳,获得10
8秒前
8秒前
8秒前
11发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
shendengya完成签到 ,获得积分10
9秒前
leeee完成签到,获得积分10
10秒前
我在高维宇宙完成签到,获得积分10
11秒前
LIU完成签到 ,获得积分10
12秒前
净心发布了新的文献求助30
13秒前
111完成签到,获得积分10
13秒前
14秒前
14秒前
利华尔完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
ciao完成签到,获得积分10
17秒前
YsENN发布了新的文献求助10
19秒前
19秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
核安全综合知识2024版 500
Photothermal Science and Techniques 500
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7717751
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9272146
关于积分的说明 20089763
捐赠科研通 7293959
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3299165
关于科研通互助平台的介绍 2453174
邀请新用户注册赠送积分活动 2306489